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正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路1優(yōu)選正弦波振蕩電路優(yōu)選正弦波振蕩電路放大倍數(shù)A=10反饋系數(shù)F=0.2放大倍數(shù)A=2假如反饋系數(shù)F=0.2輸出會(huì)越來(lái)越小,直至衰減為零。輸出會(huì)逐漸增大,產(chǎn)生振蕩。(1)假如(2)
由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及供電電源的限制,最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,穩(wěn)定在一定的幅值。。放大倍數(shù)A=10反饋系數(shù)F=0.2放大倍數(shù)A=2假如反饋系數(shù)2.正弦波振蕩的條件
一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩,則電路的輸出量自維持,即幅值平衡條件相位平衡條件起振條件:
要產(chǎn)生正弦波振蕩,必須有滿足相位條件的f0,且在合閘通電時(shí)對(duì)于f=f0信號(hào)有從小到大直至穩(wěn)幅的過程,即滿足起振條件。2.正弦波振蕩的條件一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩,則電路的3.正弦波振蕩起振與穩(wěn)幅電路如何從起振到穩(wěn)幅?穩(wěn)定的振幅非線性環(huán)節(jié)的必要性!實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅3.正弦波振蕩起振與穩(wěn)幅電路如何從起振到穩(wěn)幅?穩(wěn)定的振幅非線1)放大電路:起放大作用,實(shí)現(xiàn)能量的控制2)正反饋網(wǎng)絡(luò):滿足相位平衡條件3)選頻網(wǎng)絡(luò):確定f0,保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩4)非線性環(huán)節(jié)(穩(wěn)幅環(huán)節(jié)):穩(wěn)幅4.正弦波振蕩電路的基本組成部分1)判斷是否存在主要組成部分;2)放大電路能否正常工作,即是否有合適的Q點(diǎn),信號(hào)是
否可能正常傳遞,沒有被短路或斷路;3)是否滿足相位條件,用瞬時(shí)極性法是否存在正反饋,即是否存在f0,是否可能振蕩(祥見下頁(yè))
;4)是否滿足幅值條件,即是否一定振蕩。常合二為一5.分析方法1)放大電路:起放大作用,實(shí)現(xiàn)能量的控制4.正弦波振蕩電路相位條件的判斷方法:瞬時(shí)極性法
斷開反饋,在斷開處給放大電路加f=f0的信號(hào)Ui,且規(guī)定其極性,然后根據(jù)
Ui的極性→Uo的極性→Uf的極性若Uf與Ui極性相同,則電路可能產(chǎn)生自激振蕩;否則電路不可能產(chǎn)生自激振蕩。
在多數(shù)正弦波振蕩電路中,輸出量、凈輸入量和反饋量均為電壓量。極性?相位條件的判斷方法:瞬時(shí)極性法斷開反饋,在斷開6.
分類根據(jù)常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。1)RC正弦波振蕩電路:幾百千赫以下2)LC正弦波振蕩電路:幾百千赫~幾百兆赫3)石英晶體正弦波振蕩電路:振蕩頻率穩(wěn)定6.分類根據(jù)常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。2)V極間電容影響f0放大電路的輸出電阻R0與RC串聯(lián)支路串聯(lián);Au1+(R2+R3)/R1>3在頻率從0~∞中必有一個(gè)頻率f0,φF=0o??梢腚妷捍?lián)負(fù)反饋,使電壓放大倍數(shù)大于3,且Ri大、Ro小,對(duì)f0影響小正弦波振蕩電路的基本組成部分當(dāng)f=f0時(shí),不但φ=0,且最大,為1/3。為使N1、N2耦合緊密,將它們合二為一,組成電感反饋式電路。二、RC
正弦波振蕩電路1.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)(由相同的RC組成的串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)如下:)低頻段高頻段
在頻率從0~∞中必有一個(gè)頻率f0,φF=0o。2)V極間電容影響f0二、RC正弦波振蕩電路1.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)(傳遞函數(shù))當(dāng)f=f0時(shí),不但φ=0,且最大,為1/3。幅頻、相頻特性RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)(傳遞函數(shù))當(dāng)f=f0時(shí),不但∴RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在f0處發(fā)生諧振。要產(chǎn)生正弦波振蕩,需滿足起振條件:因?yàn)?,RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)匹配一個(gè)電壓放大倍數(shù)略大于3的放大電路放大器+-RCRC+-放大電路的輸入電阻Ri與RC并聯(lián)支路并聯(lián)∴要求Ri越大越好放大電路的輸出電阻R0與RC串聯(lián)支路串聯(lián);∴要求R0越小越好∴RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在f0處發(fā)生諧振。因?yàn)?,RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)匹1)是否可用共射放大電路?2)是否可用共集放大電路?3)是否可用共基放大電路?4)是否可用兩級(jí)共射放大電路?2.
電路組成(的一般原則)不符合相位條件不符合幅值條件輸入電阻小、輸出電阻大,影響f0
可引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋,使電壓放大倍數(shù)大于3,且Ri大、Ro小,對(duì)f0影響小RC串并聯(lián)正弦振蕩電路對(duì)放大電路的要求:①對(duì)于振蕩頻率f0而言,必須是同相放大電路;②對(duì)于振蕩頻率f0而言,電壓放大倍數(shù)略大于3;③輸入電阻盡量大;④輸出電阻盡量?。痪哂猩疃蓉?fù)反饋的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路1)是否可用共射放大電路?2.電路組成(的一般原則)不符合3.
RC橋式正弦波振蕩電路(文氏橋振蕩器)1)用同相比例運(yùn)算電路作放大電路。
因同相比例運(yùn)算電路U0、Ui有非常好的線性度,為了穩(wěn)定輸出電壓的幅值。故R1或Rf可用熱敏電阻(一般R1
選正溫度系數(shù)熱敏電阻,Rf
選負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻);或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。起負(fù)反饋?zhàn)饔?。文氏橋振蕩器的特點(diǎn)?3.RC橋式正弦波振蕩電路(文氏橋振蕩器)1)用同相比例運(yùn)2)頻率可調(diào)的文氏橋振蕩器
加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓的峰-峰值。同軸電位器RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)改變電阻R或電容C可改變振蕩頻率切換電容頻段選擇(粗調(diào))頻率選擇(微調(diào))雙聯(lián)可調(diào)電位器雙聯(lián)可調(diào)電容器切換電阻2)頻率可調(diào)的文氏橋振蕩器加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓的討論一:合理連接電路,組成文氏橋振蕩電路討論一:合理連接電路,組成文氏橋振蕩電路討論二:判斷圖示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎?1)RC移項(xiàng)式電路(P472的8.4題)1)RC移相電路有幾級(jí)才可能產(chǎn)生正弦波振蕩?2)若R和C互換呢?解:①對(duì)上圖,因?yàn)楣采浞糯箅娐返妮敵雠c輸入電壓反相(φA=-1800),且C1和R1、C2和R2、C3和Ri構(gòu)成三記移相電路,均為超前網(wǎng)絡(luò),故在信號(hào)頻率由0到無(wú)窮大時(shí)相移為+2700~00,因此存在使相移為+1800(φF=+1800
)的頻率,即存在滿足正弦波振蕩相位條件的頻率f0(此時(shí),φA+φF=0);且在f=f0
時(shí)有可能滿足起振條件|AF|>1,所以上圖由可能產(chǎn)生正弦波振蕩。故RC移相電路有三級(jí)才可能產(chǎn)生正弦波振蕩。討論二:判斷圖示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎?1)RC移項(xiàng)式②若R和C互換,因?yàn)楣采浞糯箅娐返妮敵雠c輸入電壓反相(φA=-1800),且R0和C1、R1和C2、R2和C3構(gòu)成三記移相電路,均為滯后網(wǎng)絡(luò),故在信號(hào)頻率由0到無(wú)窮大時(shí)相移為00~-2700,因此存在使相移為-1800(φF=-1800
)的頻率,即存在滿足正弦波振蕩相位條件的頻率f0(此時(shí),φA+φF=-3600);且在f=f0
時(shí)有可能滿足起振條件|AF|>1,所以上圖由可能產(chǎn)生正弦波振蕩。②若R和C互換,因?yàn)楣采浞糯箅娐返妮敵雠c輸入電壓反相(φ1)RC
移相式振蕩電路8CRRfRCRC一節(jié)RC環(huán)節(jié)移相90二節(jié)RC
環(huán)節(jié)移相180三節(jié)RC環(huán)節(jié)移相270對(duì)于的信號(hào),—滿足相位平衡條件優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
缺點(diǎn):選頻特性差,輸出波形差1)RC移相式振蕩電路8CRRfRCRC一節(jié)RC環(huán)節(jié)移經(jīng)分析知,C2和RW構(gòu)成的反饋網(wǎng)絡(luò)為正反饋,正反饋在放大電路的通頻段內(nèi)對(duì)不同頻率信號(hào)的強(qiáng)弱相同;CRC和RCR組成的雙T網(wǎng)絡(luò)所引起的反饋為負(fù)反饋,對(duì)不同頻率信號(hào)的強(qiáng)弱不同。所以在諧振頻率f0下雙T選頻網(wǎng)絡(luò)呈純阻性,等效電阻很大;因而電路僅可能產(chǎn)生頻率為f0的正弦波振蕩。2)RC雙T選頻網(wǎng)絡(luò)解:選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)是兩個(gè)分開網(wǎng)絡(luò)。①CRC和RCR組成的雙T網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò);C2和RW構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)。②判斷兩路反饋的極性:采用瞬時(shí)極性法,斷開場(chǎng)效應(yīng)管柵極的反饋,假如輸入電壓,并規(guī)定其對(duì)地為正,見右圖所示。經(jīng)分析知,C2和RW構(gòu)成的反饋網(wǎng)絡(luò)為正反饋,正反饋在放大電+-AuoR2CRfRR2R1R1C已知:R1=10K,R2=100K,Rf=18KR=10K,C=0.01uF試:求解(1)RW的下限值(2)振蕩頻率的調(diào)節(jié)范圍解:(1)根據(jù)起振條件(2)振蕩頻率例題:+-AuoR2CRfRR2R1R1C已知:R1=10K,R2或加入穩(wěn)幅措施熱敏電阻穩(wěn)幅8CR1RfRCR為使電Au
為非線性,起振時(shí),應(yīng)使Au>3,穩(wěn)幅后Au=3。正溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)二極管穩(wěn)幅8R1R2V1V2R312.4k>R2>8.1k起振時(shí)信號(hào)小,二極管電阻大Au
1+(R2+R3)/R1>3R2>2R1-R3起振后二極管電阻逐漸減小,Au
1+R2/R1=3為使失真?。篟2<2R1f0=1.94kHz8.2k6.2k22k4.3k0.01F8.2k0.01F或加入穩(wěn)幅措施熱敏電阻穩(wěn)幅8CR1RfRCR為使電Au為
理想LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時(shí)呈純阻性,且阻抗無(wú)窮大。f較小時(shí),容抗大,網(wǎng)絡(luò)呈感性;f較大時(shí),感抗大,網(wǎng)絡(luò)呈容性。諧振頻率為在損耗較小時(shí),品質(zhì)因數(shù)及諧振頻率各種損耗等效電阻三、LC正弦波振蕩電路類型:變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式、電容三點(diǎn)式1.LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性
上式表明,選頻網(wǎng)絡(luò)的損耗R越小,在諧振頻率相同時(shí),電容容量選的越小,電感數(shù)值選的越大,Q品質(zhì)因數(shù)越大,電路選頻特性越好。理想LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時(shí)呈純阻性,且阻抗無(wú)窮大。f較
在f=f0時(shí),電容和電感中電流各約為多少?網(wǎng)絡(luò)的電阻為多少?在f=f0時(shí),電路的電抗經(jīng)計(jì)算得:Z0=R+Q2R;在Q》1時(shí),Z0=≈
Q2R≈QXL
≈QXC
在f=f0時(shí),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的輸入電流為I0時(shí),電容和電感的電流為QI0。??形成環(huán)流,大小是總電流的Q
倍LuCr–
+iiLiCIC?IL?U?I?在f=f0時(shí),電容和電感中電流各約為多少?網(wǎng)絡(luò)的電阻附加相移LC選頻放大電路→正弦波振蕩電路
當(dāng)f=f0時(shí),電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大,且附加相移為0。0Z
Z0Q大Q
小幅頻特性0f90o-90oQ
增大相頻特性對(duì)于其余頻率的信號(hào),電壓放大倍數(shù)不但數(shù)值減小,而且存在附加相移。電路舉由選頻特性。若在電路中引入正反饋,并能用反饋電壓取代輸入電壓,則電路就稱為正弦波振蕩電路。附加相移LC選頻放大電路→正弦波振蕩電路當(dāng)f=f0時(shí)
構(gòu)成正弦波振蕩電路最簡(jiǎn)單的做法是通過變壓器引入反饋。根據(jù)引入反饋方式的不同,LC正弦波電路分為:變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式、電容三點(diǎn)式;所用放大電路視振蕩頻率而定,可以是共射電路,也可以是共基電路。構(gòu)成正弦波振蕩電路最簡(jiǎn)單的做法是通過變壓器引入反饋。2.
變壓器反饋式電路(理解)C1是必要的嗎?隔直通交特點(diǎn):易振,波形較好;耦合不緊密,損耗大,頻率穩(wěn)定性不高。分析電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟:1)是否存在組成部分(四部分);2)放大電路是否能正常工作;3)是否滿足相位條件(存在正反饋)。
為使N1、N2耦合緊密,將它們合二為一,組成電感反饋式電路。必須有合適的同銘端!2.變壓器反饋式電路(理解)C1是必要的嗎?隔直通交特點(diǎn):3.電感反饋式電路(理解)反饋電壓取自哪個(gè)線圈?N2線圈反饋電壓的極性?同與假定輸入的電壓極性,存在正反饋。必要嗎?
電感的三個(gè)抽頭分別接晶體管的三個(gè)極,故稱之為電感三點(diǎn)式電路。3.電感反饋式電路(理解)反饋電壓取自哪個(gè)線圈?N2線圈3.
電感反饋式電路特點(diǎn):耦合緊密,易振,振幅大,C用可調(diào)電容可獲得較寬范圍的振蕩頻率。波形較差,常含有高次諧波。
由于電感對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的電抗,故波形中含高次諧波,為使振蕩波形好,采用電容反饋式電路。起振條件:3.電感反饋式電路特點(diǎn):耦合緊密,易振,振幅大,C用可調(diào)4.
電容反饋式(電容三點(diǎn)式)電路(理解)
若要振蕩頻率高,則L、C1、C2的取值就要小。當(dāng)電容減小到一定程度時(shí),晶體管的極間電容將并聯(lián)在C1和C2上,影響振蕩頻率。為消除極間電容的影響,使振蕩頻率穩(wěn)定,故在電感支路串上小電容C。特點(diǎn):波形好,振蕩頻率調(diào)整范圍小,適于頻率固定的場(chǎng)合。與放大電路參數(shù)無(wú)關(guān)作用?4.電容反饋式(電容三點(diǎn)式)電路(理解)若要振蕩4、電容三點(diǎn)式振蕩電路考畢茲振蕩器(Colpitts)×+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123LC3???4、電容三點(diǎn)式振蕩電路考畢茲振蕩器(Colpitts)×+形成環(huán)流,大小是總電流的Q倍C1是必要的嗎?隔直通交∴RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在f0處發(fā)生諧振。變壓器反饋式電路(理解)當(dāng)f=f0時(shí),不但φ=0,且最大,為1/3。波形較差,常含有高次諧波。1)RC移相式振蕩電路在頻率從0~∞中必有一個(gè)頻率f0,φF=0o。特點(diǎn):波形好,振蕩頻率調(diào)整范圍小,適于頻率固定的場(chǎng)合。②判斷兩路反饋的極性:匹配一個(gè)電壓放大倍數(shù)略大于3的放大電路缺點(diǎn):選頻特性差,輸出波形差A(yù)u1+R2/R1=3特點(diǎn):波形好,振蕩頻率調(diào)整范圍小,適于頻率固定的場(chǎng)合。放大電路的輸出電阻R0與RC串聯(lián)支路串聯(lián);波形較差,常含有高次諧波。優(yōu)點(diǎn):波形較好缺點(diǎn):2)V極間電容影響f01)調(diào)頻時(shí)易停振C3的改進(jìn)形成環(huán)流,大小是總電流的Q倍優(yōu)點(diǎn):波形較好缺點(diǎn):2)V四、石英晶體正弦波振蕩電路1.石英晶體的特點(diǎn)SiO2結(jié)晶體按一定方向切割的晶片。1)結(jié)構(gòu)晶片涂銀層焊點(diǎn)2)符號(hào)3)壓電效應(yīng)形變形變機(jī)械振動(dòng)外力四、石英晶體正弦波振蕩電路1.石英晶體的特點(diǎn)SiO2結(jié)晶4)壓電諧振—外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時(shí),機(jī)械振動(dòng)幅度急劇加大的現(xiàn)象。固有頻率只決定于其幾何尺寸,故非常穩(wěn)定。5)等效電路rqC0CqLqCo
—
晶片靜態(tài)電容(幾~幾十pF)Lq
—
晶體的動(dòng)態(tài)電感(10-3~102H)(大)rq
—
等效摩擦損耗電阻(小)Cq
—
晶體的動(dòng)態(tài)電容(<0.1pF)(小)大小小大4)壓電諧振—5)等效電路rqC0CqLqCo—晶片靜態(tài)容性感性阻性6)頻率特性和諧振頻率fs是Lp、Cp、rp支路產(chǎn)生串聯(lián)諧振時(shí)的頻率,此時(shí)支路呈阻性。串聯(lián)諧振時(shí),在諧振頻率下,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電抗等于rp并聯(lián)C0得容抗,因rp《Ω0c0,故可近似認(rèn)為石英晶體也呈阻性,等于rp。當(dāng)f<fs時(shí),C0和Cp電抗較大,起主導(dǎo)作用,石英晶體呈容性。容性感性阻性6)頻率特性和諧振頻率fs是Lp、Cp、rp支路
一般LC選頻網(wǎng)絡(luò)的Q為幾百,石英晶體的Q可達(dá)104~106;前者振蕩頻率的穩(wěn)定度為Δf/f為10-5,后者可達(dá)10-10~10-11。因此石英晶體的選頻特性是其它選頻網(wǎng)絡(luò)不能比擬的。當(dāng)f>fs時(shí),Lp、Cp、rp支路呈感性,將與C0產(chǎn)生并聯(lián)諧振,石英晶體又呈阻性,諧振頻率為:當(dāng)f>fp時(shí),電抗主要決定于C0,石英晶體又呈容性。所以,只有在:fs<f<fp的情況下,石英晶體才呈感性。故呈感性的頻帶很狹窄。一般LC選頻網(wǎng)絡(luò)的Q為幾百,石英晶體的Q可達(dá)104~正弦波振蕩電路資料課件36正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路37優(yōu)選正弦波振蕩電路優(yōu)選正弦波振蕩電路放大倍數(shù)A=10反饋系數(shù)F=0.2放大倍數(shù)A=2假如反饋系數(shù)F=0.2輸出會(huì)越來(lái)越小,直至衰減為零。輸出會(huì)逐漸增大,產(chǎn)生振蕩。(1)假如(2)
由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及供電電源的限制,最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,穩(wěn)定在一定的幅值。。放大倍數(shù)A=10反饋系數(shù)F=0.2放大倍數(shù)A=2假如反饋系數(shù)2.正弦波振蕩的條件
一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩,則電路的輸出量自維持,即幅值平衡條件相位平衡條件起振條件:
要產(chǎn)生正弦波振蕩,必須有滿足相位條件的f0,且在合閘通電時(shí)對(duì)于f=f0信號(hào)有從小到大直至穩(wěn)幅的過程,即滿足起振條件。2.正弦波振蕩的條件一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩,則電路的3.正弦波振蕩起振與穩(wěn)幅電路如何從起振到穩(wěn)幅?穩(wěn)定的振幅非線性環(huán)節(jié)的必要性!實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅3.正弦波振蕩起振與穩(wěn)幅電路如何從起振到穩(wěn)幅?穩(wěn)定的振幅非線1)放大電路:起放大作用,實(shí)現(xiàn)能量的控制2)正反饋網(wǎng)絡(luò):滿足相位平衡條件3)選頻網(wǎng)絡(luò):確定f0,保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩4)非線性環(huán)節(jié)(穩(wěn)幅環(huán)節(jié)):穩(wěn)幅4.正弦波振蕩電路的基本組成部分1)判斷是否存在主要組成部分;2)放大電路能否正常工作,即是否有合適的Q點(diǎn),信號(hào)是
否可能正常傳遞,沒有被短路或斷路;3)是否滿足相位條件,用瞬時(shí)極性法是否存在正反饋,即是否存在f0,是否可能振蕩(祥見下頁(yè))
;4)是否滿足幅值條件,即是否一定振蕩。常合二為一5.分析方法1)放大電路:起放大作用,實(shí)現(xiàn)能量的控制4.正弦波振蕩電路相位條件的判斷方法:瞬時(shí)極性法
斷開反饋,在斷開處給放大電路加f=f0的信號(hào)Ui,且規(guī)定其極性,然后根據(jù)
Ui的極性→Uo的極性→Uf的極性若Uf與Ui極性相同,則電路可能產(chǎn)生自激振蕩;否則電路不可能產(chǎn)生自激振蕩。
在多數(shù)正弦波振蕩電路中,輸出量、凈輸入量和反饋量均為電壓量。極性?相位條件的判斷方法:瞬時(shí)極性法斷開反饋,在斷開6.
分類根據(jù)常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。1)RC正弦波振蕩電路:幾百千赫以下2)LC正弦波振蕩電路:幾百千赫~幾百兆赫3)石英晶體正弦波振蕩電路:振蕩頻率穩(wěn)定6.分類根據(jù)常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。2)V極間電容影響f0放大電路的輸出電阻R0與RC串聯(lián)支路串聯(lián);Au1+(R2+R3)/R1>3在頻率從0~∞中必有一個(gè)頻率f0,φF=0o。可引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋,使電壓放大倍數(shù)大于3,且Ri大、Ro小,對(duì)f0影響小正弦波振蕩電路的基本組成部分當(dāng)f=f0時(shí),不但φ=0,且最大,為1/3。為使N1、N2耦合緊密,將它們合二為一,組成電感反饋式電路。二、RC
正弦波振蕩電路1.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)(由相同的RC組成的串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)如下:)低頻段高頻段
在頻率從0~∞中必有一個(gè)頻率f0,φF=0o。2)V極間電容影響f0二、RC正弦波振蕩電路1.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)(傳遞函數(shù))當(dāng)f=f0時(shí),不但φ=0,且最大,為1/3。幅頻、相頻特性RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)(傳遞函數(shù))當(dāng)f=f0時(shí),不但∴RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在f0處發(fā)生諧振。要產(chǎn)生正弦波振蕩,需滿足起振條件:因?yàn)?,RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)匹配一個(gè)電壓放大倍數(shù)略大于3的放大電路放大器+-RCRC+-放大電路的輸入電阻Ri與RC并聯(lián)支路并聯(lián)∴要求Ri越大越好放大電路的輸出電阻R0與RC串聯(lián)支路串聯(lián);∴要求R0越小越好∴RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在f0處發(fā)生諧振。因?yàn)?,RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)匹1)是否可用共射放大電路?2)是否可用共集放大電路?3)是否可用共基放大電路?4)是否可用兩級(jí)共射放大電路?2.
電路組成(的一般原則)不符合相位條件不符合幅值條件輸入電阻小、輸出電阻大,影響f0
可引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋,使電壓放大倍數(shù)大于3,且Ri大、Ro小,對(duì)f0影響小RC串并聯(lián)正弦振蕩電路對(duì)放大電路的要求:①對(duì)于振蕩頻率f0而言,必須是同相放大電路;②對(duì)于振蕩頻率f0而言,電壓放大倍數(shù)略大于3;③輸入電阻盡量大;④輸出電阻盡量?。痪哂猩疃蓉?fù)反饋的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路1)是否可用共射放大電路?2.電路組成(的一般原則)不符合3.
RC橋式正弦波振蕩電路(文氏橋振蕩器)1)用同相比例運(yùn)算電路作放大電路。
因同相比例運(yùn)算電路U0、Ui有非常好的線性度,為了穩(wěn)定輸出電壓的幅值。故R1或Rf可用熱敏電阻(一般R1
選正溫度系數(shù)熱敏電阻,Rf
選負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻);或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。起負(fù)反饋?zhàn)饔?。文氏橋振蕩器的特點(diǎn)?3.RC橋式正弦波振蕩電路(文氏橋振蕩器)1)用同相比例運(yùn)2)頻率可調(diào)的文氏橋振蕩器
加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓的峰-峰值。同軸電位器RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)改變電阻R或電容C可改變振蕩頻率切換電容頻段選擇(粗調(diào))頻率選擇(微調(diào))雙聯(lián)可調(diào)電位器雙聯(lián)可調(diào)電容器切換電阻2)頻率可調(diào)的文氏橋振蕩器加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓的討論一:合理連接電路,組成文氏橋振蕩電路討論一:合理連接電路,組成文氏橋振蕩電路討論二:判斷圖示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎?1)RC移項(xiàng)式電路(P472的8.4題)1)RC移相電路有幾級(jí)才可能產(chǎn)生正弦波振蕩?2)若R和C互換呢?解:①對(duì)上圖,因?yàn)楣采浞糯箅娐返妮敵雠c輸入電壓反相(φA=-1800),且C1和R1、C2和R2、C3和Ri構(gòu)成三記移相電路,均為超前網(wǎng)絡(luò),故在信號(hào)頻率由0到無(wú)窮大時(shí)相移為+2700~00,因此存在使相移為+1800(φF=+1800
)的頻率,即存在滿足正弦波振蕩相位條件的頻率f0(此時(shí),φA+φF=0);且在f=f0
時(shí)有可能滿足起振條件|AF|>1,所以上圖由可能產(chǎn)生正弦波振蕩。故RC移相電路有三級(jí)才可能產(chǎn)生正弦波振蕩。討論二:判斷圖示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎?1)RC移項(xiàng)式②若R和C互換,因?yàn)楣采浞糯箅娐返妮敵雠c輸入電壓反相(φA=-1800),且R0和C1、R1和C2、R2和C3構(gòu)成三記移相電路,均為滯后網(wǎng)絡(luò),故在信號(hào)頻率由0到無(wú)窮大時(shí)相移為00~-2700,因此存在使相移為-1800(φF=-1800
)的頻率,即存在滿足正弦波振蕩相位條件的頻率f0(此時(shí),φA+φF=-3600);且在f=f0
時(shí)有可能滿足起振條件|AF|>1,所以上圖由可能產(chǎn)生正弦波振蕩。②若R和C互換,因?yàn)楣采浞糯箅娐返妮敵雠c輸入電壓反相(φ1)RC
移相式振蕩電路8CRRfRCRC一節(jié)RC環(huán)節(jié)移相90二節(jié)RC
環(huán)節(jié)移相180三節(jié)RC環(huán)節(jié)移相270對(duì)于的信號(hào),—滿足相位平衡條件優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
缺點(diǎn):選頻特性差,輸出波形差1)RC移相式振蕩電路8CRRfRCRC一節(jié)RC環(huán)節(jié)移經(jīng)分析知,C2和RW構(gòu)成的反饋網(wǎng)絡(luò)為正反饋,正反饋在放大電路的通頻段內(nèi)對(duì)不同頻率信號(hào)的強(qiáng)弱相同;CRC和RCR組成的雙T網(wǎng)絡(luò)所引起的反饋為負(fù)反饋,對(duì)不同頻率信號(hào)的強(qiáng)弱不同。所以在諧振頻率f0下雙T選頻網(wǎng)絡(luò)呈純阻性,等效電阻很大;因而電路僅可能產(chǎn)生頻率為f0的正弦波振蕩。2)RC雙T選頻網(wǎng)絡(luò)解:選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)是兩個(gè)分開網(wǎng)絡(luò)。①CRC和RCR組成的雙T網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò);C2和RW構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)。②判斷兩路反饋的極性:采用瞬時(shí)極性法,斷開場(chǎng)效應(yīng)管柵極的反饋,假如輸入電壓,并規(guī)定其對(duì)地為正,見右圖所示。經(jīng)分析知,C2和RW構(gòu)成的反饋網(wǎng)絡(luò)為正反饋,正反饋在放大電+-AuoR2CRfRR2R1R1C已知:R1=10K,R2=100K,Rf=18KR=10K,C=0.01uF試:求解(1)RW的下限值(2)振蕩頻率的調(diào)節(jié)范圍解:(1)根據(jù)起振條件(2)振蕩頻率例題:+-AuoR2CRfRR2R1R1C已知:R1=10K,R2或加入穩(wěn)幅措施熱敏電阻穩(wěn)幅8CR1RfRCR為使電Au
為非線性,起振時(shí),應(yīng)使Au>3,穩(wěn)幅后Au=3。正溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)二極管穩(wěn)幅8R1R2V1V2R312.4k>R2>8.1k起振時(shí)信號(hào)小,二極管電阻大Au
1+(R2+R3)/R1>3R2>2R1-R3起振后二極管電阻逐漸減小,Au
1+R2/R1=3為使失真小:R2<2R1f0=1.94kHz8.2k6.2k22k4.3k0.01F8.2k0.01F或加入穩(wěn)幅措施熱敏電阻穩(wěn)幅8CR1RfRCR為使電Au為
理想LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時(shí)呈純阻性,且阻抗無(wú)窮大。f較小時(shí),容抗大,網(wǎng)絡(luò)呈感性;f較大時(shí),感抗大,網(wǎng)絡(luò)呈容性。諧振頻率為在損耗較小時(shí),品質(zhì)因數(shù)及諧振頻率各種損耗等效電阻三、LC正弦波振蕩電路類型:變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式、電容三點(diǎn)式1.LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性
上式表明,選頻網(wǎng)絡(luò)的損耗R越小,在諧振頻率相同時(shí),電容容量選的越小,電感數(shù)值選的越大,Q品質(zhì)因數(shù)越大,電路選頻特性越好。理想LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時(shí)呈純阻性,且阻抗無(wú)窮大。f較
在f=f0時(shí),電容和電感中電流各約為多少?網(wǎng)絡(luò)的電阻為多少?在f=f0時(shí),電路的電抗經(jīng)計(jì)算得:Z0=R+Q2R;在Q》1時(shí),Z0=≈
Q2R≈QXL
≈QXC
在f=f0時(shí),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的輸入電流為I0時(shí),電容和電感的電流為QI0。??形成環(huán)流,大小是總電流的Q
倍LuCr–
+iiLiCIC?IL?U?I?在f=f0時(shí),電容和電感中電流各約為多少?網(wǎng)絡(luò)的電阻附加相移LC選頻放大電路→正弦波振蕩電路
當(dāng)f=f0時(shí),電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大,且附加相移為0。0Z
Z0Q大Q
小幅頻特性0f90o-90oQ
增大相頻特性對(duì)于其余頻率的信號(hào),電壓放大倍數(shù)不但數(shù)值減小,而且存在附加相移。電路舉由選頻特性。若在電路中引入正反饋,并能用反饋電壓取代輸入電壓,則電路就稱為正弦波振蕩電路。附加相移LC選頻放大電路→正弦波振蕩電路當(dāng)f=f0時(shí)
構(gòu)成正弦波振蕩電路最簡(jiǎn)單的做法是通過變壓器引入反饋。根據(jù)引入反饋方式的不同,LC正弦波電路分為:變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式、電容三點(diǎn)式;所用放大電路視振蕩頻率而定,可以是共射電路,也可以是共基電路。構(gòu)成正弦波振蕩電路最簡(jiǎn)單的做法是通過變壓器引入反饋。2.
變壓器反饋式電路(理解)C1是必要的嗎?隔直通交特點(diǎn):易振,波形較好;耦合不緊密,損耗大,頻率穩(wěn)定性不高。分析電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟:1)是否存在組成部分(四部分);2)放大電路是否能正常工作;3)是否滿足相位條件(存在正反饋)。
為使N1、N2耦合緊密,將它們合二為一,組成電感反饋式電路。必須有合適的同銘端!2.變壓器反饋式電路(理解)C1是必要的嗎?隔直通交特點(diǎn):3.電感反饋式電路(理解)反饋電壓取自哪個(gè)線圈?N2線圈反饋電壓的極性?同與假定輸入的電壓極性,存在正反饋。必要嗎?
電感的三個(gè)抽頭分別接晶體管的三個(gè)極,故稱之為電感三點(diǎn)式電路。3.電感反饋式電路(理解)反饋電壓取自哪個(gè)線圈?N2線圈3.
電感反饋式電路特點(diǎn):耦合緊密,易振,振幅大,C用可調(diào)電容可獲得較寬范圍的振蕩頻率。波形較差,常含有高次諧波。
由于電感對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的電抗,故波形中含高次諧波,為使振蕩波形好,采用電容反饋式電路。起振條件:3.電感反饋式電路特點(diǎn):耦合緊密,易振,振幅大,C用可調(diào)4.
電容反饋式(電容三點(diǎn)式)電路(理解)
若要振蕩頻率高,則L、C1、C2的取值就要小。當(dāng)電容減小到一定程度時(shí),晶體管的極間電容將并聯(lián)在C1和C2上,影響振蕩頻率。為消除極間電容的影響,使振蕩頻率穩(wěn)定,故在電感支路串上小電容C。特點(diǎn):波形好,振蕩頻率調(diào)整范圍小,適于頻
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